Синхронные счетчики и асинхронные счетчики

В области цифровой электроники «счетчик» представляет собой последовательную логическую схему. Схема состоит из серии триггеров:электронных схем, которые имеют два стабильных состояния, каждое из которых соответствует одному из двух альтернативных входных сигналов. Схемы могут циклически проходить через последовательность состояний. Существует два типа счетчиков:синхронный и асинхронный.

Синхронные счетчики

Синхронные счетчики обычно состоят из элемента памяти, который реализуется с помощью триггеров, и комбинационного элемента, который традиционно реализуется с помощью логических вентилей. Логические элементы представляют собой логические схемы с одним или несколькими входными контактами и одним выходным терминалом, в которых выход переключается между двумя уровнями напряжения, определяемыми комбинацией входных сигналов. Использование логических вентилей для комбинационной логики обычно снижает стоимость компонентов для счетных схем до абсолютного минимума, поэтому этот подход остается популярным.

Пульс часов

Синхронные счетчики имеют внутренние часы, а асинхронные счетчики — нет. В результате все триггеры в синхронном счетчике одновременно управляются одним общим тактовым импульсом. В асинхронном счетчике первый триггер управляется импульсом от внешнего тактового генератора, а каждый последующий триггер управляется выходом предыдущего триггера в последовательности. В этом существенное различие между синхронными и асинхронными счетчиками.

Асинхронные счетчики

Асинхронные счетчики, также известные как пульсирующие счетчики, являются более простым типом, требующим меньшего количества компонентов и меньшего количества схем, чем синхронные счетчики. Асинхронные счетчики легче построить, чем их синхронные аналоги, но отсутствие внутренних часов также создает несколько серьезных недостатков. Триггеры в асинхронном счетчике изменяют состояния в разное время, поэтому задержки при переходе из одного состояния в другое, известные как задержки распространения, складываются и создают общую задержку. Чем больше триггеров содержит асинхронный счетчик, тем больше общая задержка.

Соображения

Как правило, асинхронные счетчики менее полезны, чем синхронные, в сложных высокочастотных системах. Некоторые интегральные схемы реагируют быстрее, чем другие, поэтому, если внешнее событие происходит близко к переходу между состояниями — когда некоторые, но не все интегральные схемы изменили свое состояние — это может привести к ошибкам в счетчике. Такие ошибки трудно предсказать из-за случайной разницы во времени между событиями. Кроме того, задержки распространения могут затруднить обнаружение или декодирование выходного состояния схемы асинхронного счетчика с помощью электронных средств.